DE60002600T2 - TOOL AND METHOD FOR HIGH PRESSURE FORMING - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Hochdruckumformen von Blech, das zur Verwendung in einer konventionellen hydraulischen oder mechanischen Presse mit mindestens einem Stempel bestimmt ist, wobei das Werkzeug eine Trimmplatte aufweist, die zwischen einem Werkzeugteil und weiteren Presswerkzeugen anzuordnen ist, wobei die Trimmplatte mit mindestens einer Kammer versehen ist, die auf mindestens einer Seite, wie in der Pressrichtung gesehen, in der Trimmplatte ausgebildet ist und die nach innen durch die Trimmplatte begrenzt ist und nach außen durch eine flexible Membran begrenzt ist, die an einem Randbereich der Kammer befestigt ist, welche mindestens eine Kammer entlang einer gegebenen Länge außen von dem Stempel vorgesehen ist und sich außen davon und darum herum erstreckt, und wobei in der Trimmplatte ein Zugang zu der Kammer für ein Fluid zur Erzeugung eines Drucks in der Kammer ausgebildet ist, und wobei das umzuformende Blech dazu bestimmt ist, zwischen die weiteren Presswerkzeuge, alternativ zwischen eines der weiteren Presswerkzeuge und die Trimmplatte gelegt zu werden (siehe zum Beispiel DE-A-37 24 382).The present invention relates to a tool for high pressure forming of sheet metal, which is for use in a conventional hydraulic or mechanical press is determined with at least one stamp, the tool being a Has trim plate, between a tool part and other pressing tools is to be arranged, the trim plate having at least one chamber is provided on at least one side, as in the pressing direction seen, is formed in the trim plate and the inside the trim plate is limited and on the outside by a flexible membrane is limited, which is attached to an edge region of the chamber, which is at least one chamber along a given length outside of the stamp is provided and extends outside and around it, and wherein in the trim plate access to the chamber for a fluid is designed to generate a pressure in the chamber, and wherein the sheet to be formed is intended to be between the others Press tools, alternatively between one of the other press tools and the trim plate to be placed (see for example DE-A-37 24 382).
Die
Dieses Werkzeug beinhaltet jedoch einige Nachteile. Das Werkzeug ist für radialsymmetrische Werkstücke geeignet. Für Werkstücke, die nicht radialsymmetrisch sind, kann das Werkstück nicht verwendet werden und ein befriedigendes Ergebnis erhalten werden, da keine Möglichkeit besteht, die Flächenpressung entlang des Umfangs in Bezug auf die Parameter, die den fertigen Gegenstand beeinflussen, individuell zu regeln.However, this tool includes some disadvantages. The tool is suitable for radially symmetrical workpieces. For workpieces that are not radially symmetrical, the workpiece cannot be used and a satisfactory result can be obtained since there is no way there is the surface pressure along the perimeter in terms of the parameters that make the finished Influence object, regulate individually.
Weiterhin treten abrupte und relativ große Sprünge in der Druckverteilung, wie in Radialrichtung gesehen, an dem umzuformenden Rohteil auf, wenn ein äußerer Rand des Rohteils vom Außenumfang her und radial nach innen von einer ringförmigen Kammer zur anderen ringförmigen Kammer gezogen wird. Dies kann den Umformprozess selbst beeinflussen und kann zu ungleich- mäßiger und plötzlicher Verschiebung des Stempels und folglich unbefriedigender Umformung führen, mit der Gefahr großer Schwankungen in der Dicke des fertigen Gegenstands oder im schlimmsten Fall mit der Gefahr von Bruchschaden beim fertigen Gegenstand.Furthermore, abrupt and relative occur size jumps in the pressure distribution, as seen in the radial direction, on the one to be reformed Blank on if an outer edge of the blank from the outer circumference forth and radially inward from one annular chamber to another annular chamber is pulled. This can affect the forming process itself and can be too uneven and sudden Postponement of the stamp and consequently unsatisfactory reshaping to lead, with the danger of great Variations in the thickness of the finished item or at worst Case with the risk of breakage damage to the finished item.
Die
Dieses Werkzeug beinhaltet mehr Möglichkeiten, die Flächenpressung auch für Rohrteile zu regeln, die nicht radialsymmetrisch sind. Die gewünschte Pressung an einer gegebenen Stelle auf dem Rohteil zu erreichen, ist jedoch mit umfangreicher Auswechselung von Pressdornen und Regelung der Pressung für jeden Pressdorn verbunden. Weiterhin beinhaltet das Werkzeug die Beschränkung, dass die Position des Presskolbens durch die-Mehrpunkt-Pressplatte bestimmt ist, und die Form der Pressdorne ist durch bestimmte einfache Geometrien beschränkt. Dies bedeutet, dass keine ganz optimale, individuelle Einstellung der Pressung in Abhängigkeit von dem umzuformenden Werkstück und in Abhängigkeit von der Form des Rohteils erreicht werden kann.This tool includes more ways the surface pressure also for Control pipe parts that are not radially symmetrical. The desired pressure can be reached at a given location on the blank, however with extensive replacement of mandrels and regulation of the Pressing for connected to each press mandrel. The tool also includes the restriction that the position of the plunger is determined by the multi-point press plate, and the shape of the mandrels is due to certain simple geometries limited. This means that not an optimal, individual setting the pressure depending of the workpiece to be formed and depending can be achieved by the shape of the blank.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug für eine Presse bereitzustellen, bei dem die Flächenpressung an einer beliebigen Stelle auf dem Rohteil und über einem beliebigen Bereich, der sich seitlich um den Stempel herum und vom Stempel weg erstreckt, unter Berücksichtigung der Parameter, die Einfluss auf den fertigen Gegenstand haben, individuell geregelt werden kann, so dass in Bezug auf das Rohteil, den fertigen Gegenstand und den Umformprozess selbst die Flächenpressung auf das Rohteil optimal wird.It is the goal of the present Invention, a tool for to provide a press in which the surface pressure on any Place on the blank and over any area that is laterally around the stamp and extends away from the stamp, taking into account the parameters, that influence the finished item, individually regulated can be, so that in relation to the blank, the finished item and the forming process itself the surface pressure on the blank becomes optimal.
Dieses Ziel wird mit einem Werkzeug erreicht, das darin besonders ist, dass in einer Richtung um den Stempel herum eine Unterteilung in mehrere Kammern vorgenommen worden ist und dass die Kammern durch Fräsungen in der Trimmplatte ausgebildet sind, dass eine Membran am Rand der Fräsung befestigt ist, derart, dass die Oberseite der Membran in der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Trimmplatte liegt, dass die Fräsung eine Tiefe hat und dass die Membran eine Dicke kleiner als die oder gleich der Tiefe der Fräsung hat.This goal is achieved with a tool achieved, which is special in that in one direction around the stamp around a division into several chambers has been made and that the chambers through milling are formed in the trim plate that a membrane on the edge of the milling attached such that the top of the membrane in the same Level as the surface the trim plate is that the milling has a depth and that the membrane is less than or equal to the depth of the thickness milling Has.
Die vorgesehenen Kammern werden mit individuell eingestellter Form sowohl in einer Richtung um den Stempel herum als auch in einer Richtung vom Stempel weg ausgebildet, und wo die Anzahl der Kammern, wie in der Richtung vom Stempel weg gesehen, individuell gewählt werden kann, besteht die Möglichkeit, eine vollständige Einstellung der Flächenpressung auf das Rohteil unter Berücksichtigung der verschiedenen Parameter vorzunehmen, die Einfluss auf den fertigen Gegenstand haben. Weiterhin bewirkt die Form der Kammern mit der in der Fräsung angeordneten Membran, dass die Oberseite der Membran in der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Trimmplatte liegt, und ermöglicht eine Einstellung der Rohteilhalter-Pressung, indem die Membran außer Kontakt mit dem Boden der Fräsung verlagert wird, wenn die Kammern unter Druck gesetzt werden. Somit kann im Prinzip ein großer perfekter Gegenstand erlangt werden, indem die verschiedenen Parameter vollständig auf den betreffenden Gegenstand eingestellt werden. Im übrigen Teil der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck Rohteil als Bezeichnung für das Blech verwendet, dass den Ausgangsgegenstand bildet, ohne Beschränkung auf die möglichen Abmessungen eines Blechs, das durch das Werkzeug und durch das Verfahren gemäß der Erfindung umzuformen ist.The envisaged chambers are both individually in one direction with individually adjusted shape the stamp around as well as in a direction away from the stamp, and where the number of chambers, as seen in the direction away from the stamp, can be selected individually, there is the possibility of a complete adjustment of the surface pressure on the blank taking into account the different Make parameters that have an impact on the finished object. Furthermore, the shape of the chambers with the membrane disposed in the mill causes the top of the membrane to be in the same plane as the surface of the trim plate and allows adjustment of the blank holder pressure by moving the membrane out of contact with the bottom of the mill will when the chambers are pressurized. Thus, in principle, a large, perfect object can be obtained by fully adjusting the various parameters to the object in question. In the remaining part of the present description, the term blank is used as a designation for the sheet metal that forms the starting object, without being restricted to the possible dimensions of a sheet metal that can be formed by the tool and by the method according to the invention.
Die Einstellung erfolgt sowohl statisch als auch dynamisch. Die statische Einstellung wird mittels der ausgewählten Formen und Positionen der Kammern um den Stempel herum durchgeführt, und die dynamische Einstellung erfolgt durch Regelung des Drucks in den Kammern während des Umformprozesses selbst. Die statische Einstellung kann auf Basis von empirischen Daten zu dem Material und den Abmessungen des Rohteils, zu der während des Umformprozesses benutzten Schmierung und zu der Geometrie und den Abmessungen des fertigen Gegenstands durchgeführt werden. Die dynamische Einstellung kann auf Basis von Betriebs- daten zur Presskraft und Pressgeschwindigkeit von der benutzten Presse und Daten in Bezug auf den aktuellen Druck in jeder Kammer der Trimmplatte durchgeführt werden.The setting is both static as well as dynamic. The static setting is determined using the selected shapes and Positions of the chambers are carried out around the stamp, and the dynamic adjustment is made by regulating the pressure in the chambers during of the forming process itself. The static setting can be based on empirical data on the material and dimensions of the blank, to the while used the lubrication process and the geometry and the dimensions of the finished item. The dynamic setting can be based on operating data Press force and press speed from the press used and Data related to the current pressure in each chamber of the trim plate carried out become.
Die Kammern können durch reale Fräsungen in dem Werkzeug ausgebildet werden, die in der Trimmplatte hergestellt werden, umdie Kammern in der Trimmplatte und unter der Membran auszubilden, wenn die Membran an der Trimmplatte befestigt wird. Am Ort der Kammern kann hierdurch die Pressung zwischen der Trimmplatte und dem Rohteilhalter-Ring, alternativ dem Ziehring, sowohl vergrößert als auch verkleinert werden und dadurch die Pressung auf das umzuformende Blech vergrößert oder verkleinert werden. Wenn ein Volumen eines Pressmediums, das dem Volumen der Kammer vollständig entspricht, zugeführt wird, wenn die Membran im Neutralzustand ist, d. h. in einem völlig ebenen Zustand, wird die Pressung die gleiche wie die Pressung auf den Rest des Blechs zwischen dem Rohteilhalter-Ring und dem Ziehring, wo die Membran den Rohteilhalter-Ring, alternativ den Ziehring, berührt.The chambers can be machined through real the tool are made that are made in the trim plate to form the chambers in the trim plate and under the membrane, when the membrane is attached to the trim plate. At the location of the chambers the pressure between the trim plate and the blank holder ring, alternatively the drawing ring, both enlarged and reduced and thereby increases the pressure on the sheet to be formed or be made smaller. If a volume of a press medium that corresponds to the Volume of the chamber completely corresponds, supplied when the membrane is in the neutral state, i.e. H. in a completely flat Condition, the pressure will be the same as the pressure on the Rest of the sheet between the blank holder ring and the drawing ring, where the membrane holds the blank holder ring, alternatively the drawing ring, touched.
Die Pressung wird im Verhältnis zu der Pressung zwischen dem Ziehring und dem Rohteilhalter-Ring vergrößert, indem ein größeres Volumen Pressmedium als das Volumen der Kammer zugeführt wird, die durch den Boden und die Seiten der Fräsung und durch die Unterseite der Membran im Neutralzustand begrenzt ist. Die Pressung wird im Verhältnis zu der Pressung zwischen dem Ziehring und dem Rohteilhalter-Ring verkleinert, indem ein kleineres Volumen Pressmedium als das Volumen der Kammer zugeführt wird, die durch den Boden und die Seiten der Fräsung und durch die Unterseite der Membran im Neutralzustand begrenzt ist.The pressure is in proportion to the pressure between the drawing ring and the blank holder ring is increased by a larger volume Press medium is supplied as the volume of the chamber through the bottom and the sides of the milling and limited by the underside of the membrane in neutral is. The squeeze is in proportion to the pressure between the drawing ring and the blank holder ring downsized by a smaller volume of press media than the volume fed to the chamber being through the bottom and sides of the mill and through the bottom the membrane is limited in the neutral state.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist darin besonders, dass in einem ersten Schritt eine erste Pressung in einer ersten Zone zwischen einem Ziehring und einem Rohteilhalter-Ring und eine zweite Pressung in einer Anzahl von Kammern in einer zweiten Zone hergestellt wird und dass in einem zweiten, nachfolgenden Schritt mindestens eine zweite erste Pressung in den Kammern in der ersten Zone und wahlweise eine zweite zweite Pressung in den Kammern in der zweiten Zone hergestellt wird.A method according to the invention is special in that that in a first step, a first pressing in a first Zone between a drawing ring and a blank holder ring and one second pressing in a number of chambers in a second zone is produced and that in a second, subsequent step at least a second first pressure in the chambers in the first Zone and optionally a second second pressure in the chambers in in the second zone.
So ein Verfahren stellt sicher, dass die dynamische Einstellung der Flächenpressung auf das Rohteil die ganze Zeit optimal ist, um hierdurch die Gefahr von Defekten im fertigen Gegenstand zu vermindern oder vollständig zu beseitigen. Eine laufende Überwachung der Pressung in jeder Zone beinhaltet, dass die Pressung in einer oder mehreren der Zonen augenblicklich eingestellt werden kann, um während verschiedener Schritte des Umformprozesses eine gewünschte Flächenpressung auf das Rohteil zu erreichen und/oder um Unregelmäßigkeiten während des Umformprozesses auszugleichen.Such a procedure ensures that the dynamic adjustment of the surface pressure to the blank is optimal all the time to avoid the risk of defects in the reduce or completely eliminate the finished object. Ongoing surveillance The pressure in each zone means that the pressure in one one or more of the zones can be set instantaneously, around while various steps of the forming process a desired surface pressure to reach the blank and / or to make irregularities while to compensate for the forming process.
Es folgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, worin:A more detailed description follows the invention with reference to the accompanying Drawing in which:
Fiq. 2 ist eine so genannte Trimmplatte
Für
die gezeigten Ausführungsformen
von Trimmplatten für
Werkzeuge gemäß der Erfindung
gilt, dass die Öffnung
zum Ausbilden des Gegenstands dazu bestimmt ist, ein durchgehendes
Loch für
einen Stempel in einer Presse auszubilden (siehe
In den gezeigten Ausführungsformen für Trimmplatten gibt es nur eine einzelne Kammer in einer Richtung von der Öffnung weg, durch die hindurch der Stempel zu verschieben ist. In alternativen Ausführungsformen für andere Gegenstände als gezeigt kann es zwei oder mehr Kammern in einer Richtung von der Öffnung weg geben, um die Möglichkeit zu schaffen, eine weitere. individuelle Regelung der Rohteil-Haltepressung auf das Rohteil während des Umformens zu erreichen.In the embodiments shown for trim plates there is only a single chamber in one direction away from the opening, through which the stamp is to be moved. In alternatives embodiments for others objects as shown, it can have two or more chambers in one direction from the opening away give to the possibility to create another. individual control of the blank holding pressure on the blank during of forming.
Ein Rohteil
Die Trimmplatte
Aufgrund der Biegsamkeit der Membran wird dies erreicht, indem das Pressmedium in der Kammer die Membran nach oben gegen das Rohteil presst und zusätzlich zu der. primären, durch die Schubebene erzeugten Pressung eine weitere, sekundäre Flächenpressung gegen das Rohteil erzeugt. Als Alternative dazu, dass die Membran mittels des Pressmediums eine zusätzliche und vergrößerte Flächenpressung gegen das Rohteil erzeugt, kann auch die Flächenpressung auf das Rohteil im Verhältnis zu der primären Pressung von der Schubebene vermindert werden. Dies wird erreicht, indem der Druck des Pressmediums in der Kammer vermindert wird, um dadurch dort, wo die Kammern ausgebildet sind, eine verminderte Flächenpressung auszubilden.Because of the flexibility of the membrane this is achieved by the press medium in the chamber's membrane presses up against the blank and in addition to the. primary, by the thrust plane generated another secondary surface pressure generated against the blank. As an alternative to that the membrane an additional and enlarged surface pressure using the press medium generated against the blank, the surface pressure on the blank can also in relation to to the primary Pressure from the shear plane can be reduced. This is achieved by reducing the pressure of the press medium in the chamber, thereby reducing where the chambers are formed surface pressure train.
In der in
Die Kammer
In der Ausführungsform des Werkzeugs, in
der die Kammer
Hierdurch wird sichergestellt, dass
die Oberseite der Trimm platte
Somit ist es möglich, die Flächenpressung auf das Rohteil während des Umformens zu optimieren. Dies wird durch eine Kombination der gewählten Form und dadurch der gewählten seitlich und nach außen gerichteten Ausdehnung jeder Kammer und des Drucks in jeder einzelnen Kammer erreicht. Je nach dem auszubildenden Gegenstand können individuell gelegene Kammern mit individueller Form in der Trimmplatte ausgebildet werden. Außerdem kann während des Umformens selbst der Druck in jeder Kammer individuell geregelt werden, so dass die Pressung sowohl statisch in Abhängigkeit von der seitlich und nach außen gerichteten Ausdehnung der betreffenden Kammer als auch dyna- misch in Abhängigkeit vom Umformprozess selbst geregelt wird, d. h. die Pressung wird stufenweise geregelt, wenn der Stempel das Rohteil zum fertigen Gegenstand presst.It is thus possible to apply the surface pressure on the blank during of the forming process. This is through a combination of the selected Shape and thus the chosen one sideways and outward Expansion of each chamber and the pressure in each individual chamber reached. Depending on the subject to be trained can be individual located chambers with individual shape in the trim plate become. Moreover can during of the forming itself, the pressure in each chamber is individually regulated be so that the pressure is both statically dependent from the side and outside directional expansion of the chamber in question as well as dynamic dependent on is regulated by the forming process itself, d. H. the squeeze will regulated in stages when the stamp produces the blank Press object.
In einer bevorzugten Ausführungsform wie gezeigt werden Druckverstärker verwendet, um genügend Druck in den Kammern herzustellen, um eine gewünschte zusätzliche Flächenpressung gegen das Rohteil zu erreichen. Der Druckverstärker kann z. B. einen Speisedruck von bis zu 20 N/mm2 und einen Auslassdruck von bis zu 50 N/mm2 haben. Vorzugsweise arbeitet der Druckverstärker auf die Art und weise, dass eine gegebene Länge Hub eines Kolbens (nicht gezeigt) im Druckverstärker zur Zufuhr einer gegebenen Menge Pressmedium zu den Kammern führt.In a preferred embodiment as shown, pressure intensifiers are used to create enough pressure in the chambers to achieve a desired additional surface pressure against the blank. The pressure booster can e.g. B. have a feed pressure of up to 20 N / mm 2 and an outlet pressure of up to 50 N / mm 2 . Preferably, the pressure booster works in such a way that a given length of stroke of a piston (not shown) in the pressure booster for supplying a given amount of press medium leads to the chambers.
Für
eine mögliche
stufenweise Druckregelung von verschiedenen Kammern, während ein
Stempel ein Rohteil zu einem fertigen Gegenstand presst, werden
nachfolgend Tabellen bereitgestellt. Der fertige Gegenstand ist
ein Küchenspülbecken,
das in einem Werkzeug wie in
Der Ausgangsgegenstand ist ein Rohteil
aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,9 mm. Der Umformprozess
ist in Schritte unterteilt, wobei Schritt 1 an der Startposition
des Stempels beginnt und Schritt 5 in Richtung auf die Endposition
des Stempels geht. Die Position
Die Trimmplatte ist in Zonen unterteilt,
wobei die Zone
Die Erfindung wurde oben anhand von speziellen Ausführungsformen eines Werkzeugs und anhand von verschiedenen Ausführungsformen von Trimmplatten beschrieben. Es ist möglich, eine andere Werkzeugstruktur zum Umformen von anderen Gegenständen oder zur Änderung des Umformprozesses selbst herzustellen. Es ist auch möglich, andere Trimmplatten zum Umformen von anderen Gegenständen herzustellen, die andere Anforderungen an die Form der Kammern, an die Position der Kammern in der Trimmplatte und an die Anzahl der Kammern stellen, die sich seitlich um den Stempel herum und außerdem in einer Richtung davon weg erstrecken.The invention was based on special embodiments of a tool and based on various embodiments described by trim plates. It is possible to use a different tool structure for reshaping other objects or to change of the forming process itself. It is also possible for others To make trim plates for reshaping other objects, the other Requirements for the shape of the chambers, the position of the chambers in the trim plate and the number of chambers that stand around the side of the stamp and also in one direction stretch away.
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